CDT Pocos proyectos recientes han ilustrado el potencial de la impresión 3D en la construcción con tanta eficacia como la reconstrucción de los muros de una escuela de 370 metros cuadrados en Lviv (Ucrania).
Fuente: Construction Technology
En este proyecto de alto nivel, el grupo danés 3DCP utilizó la impresora BOD2 de Cobod para construir el edificio de una planta con hormigón local.
La construcción, que duró cuatro días y contó con la participación de un puñado de personas, puso de manifiesto algunas de las principales ventajas de la impresión 3D: su rapidez y la ausencia de mano de obra cualificada, tal vez más escasa en una Ucrania devastada por la guerra que en muchas otras partes del mundo. También está el potencial para un uso más económico del hormigón, menos residuos y, en consecuencia, menos carbono incorporado.
Pero incluso después de varios años de desarrollo, la impresión 3D en la construcción no está tan extendida.
¿Qué camino queda por recorrer para su adopción generalizada? ¿Y qué nuevos avances tecnológicos podrían ayudar a impulsar esa adopción?
Llega la impresión 3D al mundo real
Luca Stabile, un director de Arup en Italia, con sede en Milán, dirigió un proyecto para construir la primera casa impresa en 3D de Europa como demostrador para la Semana del Diseño de Milán en 2018. La casa de 100 metros cuadrados y una planta, llamada 3D Housing 05, se construyó en hormigón utilizando un robot del especialista holandés en impresión 3D CyBe.
Como ocurre con cualquier tecnología nueva, hubo una oleada inicial de interés antes de que se fuera apagando a medida que se evaluaba su rendimiento, afirma Stabile. Pero ahora ve que la impresión 3D entra en una nueva fase en la que empieza a tener aplicaciones prácticas en el mundo real.
“Estamos convencidos de que podemos ir más allá de los pabellones y los demostradores y de que hay potencial para muchas más aplicaciones reales que en el pasado”, afirma.
Su colega Mathew Vola, afincado en Ámsterdam, está de acuerdo. Arup fue el principal ingeniero estructural en un proyecto para construir el primer puente de acero impreso en 3D del mundo en colaboración con la empresa tecnológica holandesa MX3D, que se ha instalado en el barrio rojo de Ámsterdam.
“La impresión en 3D va a crecer exponencialmente”, afirma Vola.
“Y a medida que se reduzca la mano de obra cualificada, vamos a depender más de este tipo de tecnologías. En los Países Bajos ya no encontramos albañiles. Los robots imprimen cada vez mejor y no necesitan tanta mano de obra cualificada como los métodos de construcción más tradicionales, incluso en una fábrica”.
Henrik Lund-Nielsen, cuya empresa Cobod, con sede en Dinamarca, suministra impresoras 3D de pórtico a empresas de construcción de todo el mundo, también ve un gran potencial de crecimiento.
“Nuestra empresa comenzó en 2018 y teníamos ocho personas. Ahora tenemos más de 100 y las ventas rondan los 20 millones de euros. Así que ha ido muy rápido”, afirma.
“Hay organizaciones pequeñas y emprendedoras que adoptan la impresión 3D para alterar el sector de la construcción y también tenemos clientes mucho más grandes que la ven claramente como parte del futuro y entienden que solo estamos arañando la superficie”.
Los usos de la impresión 3D evolucionan
Hasta ahora, la impresión 3D en la construcción está probablemente más asociada a la vivienda. Uno de los primeros proyectos del mundo fue el de la empresa de ingeniería WinSun, con sede en Shanghái, que construyó una villa y pisos impresos en 3D en la provincia china de Jiangsu en 2015. Más recientemente, la empresa estadounidense de impresión 3D Icon anunció a finales del año pasado que imprimiría en 3D 100 casas en Wolf Ranch, en Georgetown (Texas), en colaboración con el constructor estadounidense Lennar.
Pero esto está empezando a cambiar a medida que evoluciona la tecnología, explica Lund-Nielsen. “Cuando tienes una impresora relativamente pequeña que puede extrudir un material parecido al hormigón, piensas en hacer una casita, ¿no?”, dice.
“Así empezó y despertó el primer interés de la gente. Pero no es, en mi opinión, la aplicación más interesante: hay otras”.
Señala que, aunque la impresión 3D de hormigón puede encargarse de las paredes y los cimientos y, potencialmente, también del tejado, esto representa sólo entre el 25% y el 40% de la estructura de una casa. Donde la impresión 3D no puede ayudar actualmente es con la fontanería, la electricidad, los suelos de madera o los sanitarios de mármol, por ejemplo.
“Pero hay muchas otras aplicaciones en las que básicamente sólo se trata de hormigón armado”, dice. “Se puede pensar en puentes, túneles, bases de aerogeneradores, depósitos, silos y almacenes industriales. Son estructuras más brutas y estamos intentando convencer a nuestros clientes de que miren en esa dirección porque puede tener un impacto mucho mayor.”
Es una línea de pensamiento similar a la que ha adoptado Stabile, tras las mortíferas inundaciones que han arrasado este año su país natal, Italia.
“Uno de los principales problemas que tenemos ahora es que tenemos que reconstruir las infraestructuras y hacer que las ciudades sean más resistentes. La impresión 3D puede utilizarse para crear tanques y recoger aguas pluviales a medida”, sugiere. “No es lujoso, pero es útil”.
También desempeñará un papel importante en zonas afectadas por catástrofes -la escuela de Ucrania es sólo un ejemplo-, así como para instalaciones como cuarteles militares que podrían requerir una construcción rápida, predicen él y Vola.
Mientras tanto, Weber, especialista en impresión 3D que forma parte del gigante de productos de construcción Saint Gobain, ha decidido centrarse en la impresión 3D de hormigón en condiciones de fábrica para fabricar escaleras inclinadas y otras estructuras portantes como puentes.
El director de la unidad de negocio, Peter Paul Cornelissen, confía “al 100%” en el crecimiento de la impresión 3D y afirma que el objetivo final es que se considere un medio de producción junto con el vaciado y moldeado del hormigón.
Limitaciones y obstáculos
Sin embargo, no cabe duda de que existen obstáculos que dificultan la adopción generalizada de una tecnología todavía incipiente.
Algunos de ellos son tecnológicos: las impresoras de pórtico están limitadas actualmente por la altura a la que pueden construir y, en el caso de Cobod, por el momento se sitúa en torno a los 9 metros. Sin embargo, Lund-Nielsen confía en que esto cambie pronto y en que exista la tecnología necesaria para que sus impresoras puedan llegar hasta los siete pisos.
La certificación, las normativas y la mentalidad tradicional de algunas personas del sector de la construcción podrían resultar más difíciles de resolver.
Vola considera que la certificación es un problema, pero añade que “la gente está interesada en participar en la impresión 3D y eso es algo que se puede superar”.
Sin embargo, la regulación es más difícil. “Lo hemos experimentado con nuestro puente impreso en 3D. Conseguir que alguien del gobierno lo aprobara fue un reto mayor que diseñarlo e incluso construirlo, aunque tampoco fue fácil”, dice Vola.
La normativa también varía según el país. El régimen normativo de los Países Bajos es más flexible que el de otros países, afirma Vola. “Si pruebas algo rigurosamente, puedes decir: ‘Bueno, lo hemos probado rigurosamente, así que es probable que funcione’. Y esa fue nuestra forma de hacerlo. Hay muchos países en los que la normativa es muy vertical y no se permite el juicio técnico”.
En esos países, puede ser necesario un enfoque más fragmentario e híbrido, en el que los componentes impresos en 3D se mezclen con métodos de construcción más tradicionales. “De momento no hay códigos para la impresión 3D, así que para seguir adelante con ella hay que probar y demostrar la tecnología. Un modelo híbrido podría ser la mejor forma de progresar”, afirma Stabile.
Cornelissen está de acuerdo en que la certificación y los códigos de construcción tardarán mucho tiempo en ponerse al día. Mientras tanto, Weber ha desarrollado una sólida relación con la Universidad Tecnológica de Eindhoven para probar y validar la tecnología en un intento de aumentar la confianza e impulsar su adopción.
También destaca el riguroso programa de control de calidad de Weber, que produce elementos impresos en 3D en condiciones de fábrica. “El mortero seco que recibimos de Weber está certificado y, cuando se añade el agua, tenemos parámetros para controlar la viscosidad y la temperatura, y todo esto se incluye en los informes de calidad de las piezas impresas”, afirma Cornelissen. “Y creo que eso es clave para convencer al mercado y a las organizaciones que autorizan y dan el visto bueno a estos objetos”.
Por su parte, el constructor estadounidense Icon recomienda mantener una estrecha relación de trabajo con los organismos reguladores. “Los consumidores están entusiasmados con esta nueva tecnología, pero la construcción es la industria más grande del mundo y se necesita mucho tiempo para dirigir un barco tan grande”, dice Michael Harper, director de desarrollo de negocio de Icon.
“Por ejemplo, los departamentos de construcción y los organismos reguladores son intencionadamente reacios al riesgo, y por muchas buenas razones. Trabajamos muy estrechamente con las autoridades de las jurisdicciones y los organismos reguladores para asegurarnos de que cumplimos o superamos las directrices de construcción y los criterios de aceptación existentes”, añade.
Las complicaciones de los distintos regímenes normativos locales son la razón por la que Cobod se ha establecido como proveedor de tecnología, más que como empresa constructora, dice Lund-Nielsen.
Prefiere dejar que los clientes que trabajan en esos mercados encuentren su camino para sortear los obstáculos normativos, aunque la empresa ofrece asesoramiento cuando puede. “Nos centramos en fabricar la mejor tecnología. Informamos a nuestros clientes de los métodos que utilizan los demás en cuanto a autoridades y permisos. Y luego ellos averiguan, en función de las normas que tienen, qué métodos son los mejores”.
Cobod también intenta fomentar el diálogo entre clientes, sobre todo entre los que tienen su sede en mercados distintos y no compiten entre sí. “Los irlandeses pueden hablar con los canadienses, por ejemplo. O los canadienses pueden hablar con los californianos, y así sucesivamente”, añade Lund-Nielsen.
Avances tecnológicos
Aunque sigue siendo una tecnología relativamente nueva, la impresión 3D avanza rápidamente.
“Si nos fijamos en MX3D y en la calidad del puente impreso en 3D y la velocidad a la que se imprimía en comparación con lo que hacen ahora, la cosa cambia”, afirma Vola. “Todas estas empresas lo hacen cada vez mejor”.
Explica que las impresoras 3D, independientemente del material con el que trabajen, son cada vez más grandes y, por tanto, capaces de imprimir mayores volúmenes, además de más rápido.
Mientras tanto, existe la posibilidad de que lo que era un proceso monomaterial empiece a implicar múltiples materiales para permitir estructuras más complejas.
Señala las pruebas que se han hecho con pulpa de madera, lo que permitiría imprimir con materiales madereros de desecho. Destacando las posibles ventajas que la impresión 3D puede aportar a la circularidad, afirma: “Si imaginamos la cantidad de residuos de madera que hay en el mundo, resulta muy interesante. Si pudiéramos mejorar el material de desecho, convertirlo en pulpa y construir nuestros edificios con él, imagina lo que eso podría hacer por tu huella de carbono”.
Por otro lado está la mejora continua del mecanismo de dirección de la propia impresora, lo que les permite ser más precisos y producir un producto final que es más barato a la vez que mejor, afirma.
Para Cornelissen, no se trata tanto de hacer más avances tecnológicos como de convencer al mercado para que adopte la tecnología. “Tenemos que mostrar al mercado lo que es posible para que el mercado acuda a nosotros y nos diga: ‘Chicos, si esto es posible, sería estupendo que nos ayudarais con esto'”, afirma.
Mientras tanto, Lund-Nielsen afirma que Cobod dedica una parte considerable de su tiempo y esfuerzo a la investigación y el desarrollo. Piensa en cómo el sistema de pórtico de la empresa, que actualmente transporta un cabezal de impresión a través de tres dimensiones con precisión milimétrica, podría utilizarse para otros tipos de herramientas.
“Tenemos la capacidad de colocar una herramienta y de darle materiales. ¿Por qué no podría hacer también aislamientos o pintura, por ejemplo?”, se pregunta.
“Estamos pasando de ser un fabricante de impresoras 3D para la construcción a fabricar robots de construcción multifuncionales basados en tecnologías de impresión 3D”.
Y resume el futuro de la impresión 3D en la construcción en cuatro palabras: “Más rápido, más alto, más automatización”.
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